銹蝕鋼材偏心受壓鋼柱承載性能退化規(guī)律

徐善華，王　皓，薛　南

(西安建筑科技大學(xué) 土木工程學(xué)院, 710055 西安)

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銹蝕鋼材偏心受壓鋼柱承載性能退化規(guī)律

徐善華，王皓，薛南

(西安建筑科技大學(xué) 土木工程學(xué)院, 710055 西安)

摘要:為研究腐蝕損傷對(duì)偏心受壓鋼柱承載性能的影響，首先對(duì)7根H型鋼構(gòu)件進(jìn)行了最長達(dá)3 a的戶外暴露鹽霧加速腐蝕試驗(yàn)，并從各銹蝕鋼構(gòu)件端部截取板材試樣進(jìn)行力學(xué)性能試驗(yàn)，建立了各項(xiàng)力學(xué)性能參數(shù)與銹蝕率的關(guān)系式.然后分別對(duì)2根未銹蝕H型鋼柱和7根銹蝕H型鋼柱進(jìn)行承載力試驗(yàn)，結(jié)果表明：隨著銹蝕程度的不斷加深，H型鋼柱的承載力、剛度、位移延性系數(shù)呈逐漸下降趨勢，對(duì)應(yīng)失穩(wěn)變形呈逐漸增大趨勢；腐蝕損傷削弱了銹蝕鋼柱的剛度和應(yīng)變強(qiáng)化效應(yīng)，影響了銹蝕鋼柱的塑性性能，導(dǎo)致塑性發(fā)展系數(shù)隨銹蝕率的增大而減小.最后，利用驗(yàn)證后的有限元模擬方法對(duì)不同截面尺寸和長度的壓彎鋼柱進(jìn)行數(shù)值計(jì)算分析，建立了偏心受壓鋼柱的整體穩(wěn)定承載力、塑性發(fā)展系數(shù)隨銹蝕率的退化規(guī)律公式.

關(guān)鍵詞:H型鋼柱；銹蝕；偏心受壓；承載性能；退化規(guī)律

工業(yè)及海洋大氣環(huán)境下鋼結(jié)構(gòu)極易產(chǎn)生腐蝕，腐蝕將改變鋼材的幾何和力學(xué)特性，致使構(gòu)件性能退化，承載力及剛度降低，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)在偶遇荷載作用下更易發(fā)生破壞，嚴(yán)重影響結(jié)構(gòu)的耐久性.雖然，國內(nèi)外學(xué)者對(duì)鋼材腐蝕進(jìn)行了大量研究，但是大多僅停留在材料層面：文獻(xiàn)[1]通過對(duì)4種不同腐蝕環(huán)境下的鋼板進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，分別研究了銹蝕鋼材各項(xiàng)力學(xué)性能指標(biāo)的退化規(guī)律；文獻(xiàn)[2-3]采用有限元模擬和試驗(yàn)的方法，討論了點(diǎn)蝕尺寸參數(shù)對(duì)銹蝕鋼材屈服強(qiáng)度、極限強(qiáng)度的影響規(guī)律.

目前，關(guān)于腐蝕環(huán)境下鋼構(gòu)件承載性能的研究有了一定進(jìn)展：文獻(xiàn)[4-5]研究了腐蝕環(huán)境下影響銹蝕受彎構(gòu)件承載性能的主要因素；文獻(xiàn)[6]通過對(duì)等邊角鋼試件進(jìn)行擬靜力試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)腐蝕損傷使得構(gòu)件承載力和剛度顯著減小，延性和耗能能力降低； 文獻(xiàn)[7]通過對(duì)多根電化學(xué)腐蝕下的角鋼進(jìn)行抗壓承載性能試驗(yàn)，得到了角鋼銹蝕與其抗壓承載力之間的關(guān)系.

腐蝕對(duì)壓彎構(gòu)件的影響主要體現(xiàn)在兩方面：截面面積損耗和材料力學(xué)性能退化.本文從以上兩個(gè)角度出發(fā)，對(duì)銹蝕鋼材偏心受壓柱的整體穩(wěn)定受力性能退化規(guī)律展開研究.通過對(duì)7根H型鋼構(gòu)件進(jìn)行最長達(dá)3 a的自然暴露鹽霧加速腐蝕試驗(yàn)以及偏心受壓整體失穩(wěn)承載力試驗(yàn)，討論了銹蝕鋼柱的各項(xiàng)整體穩(wěn)定承載性能參數(shù)隨銹蝕率的變化趨勢，分析了腐蝕損傷導(dǎo)致偏心受壓鋼柱承載性能發(fā)生劣化的原因，并結(jié)合有限元數(shù)值計(jì)算分析確定了整體穩(wěn)定承載力和塑性發(fā)展系數(shù)隨銹蝕率的退化規(guī)律.

1試驗(yàn)概況

1.1H型鋼構(gòu)件加速腐蝕試驗(yàn)

金屬材料在自然環(huán)境下的暴露腐蝕試驗(yàn)是大氣腐蝕最通常的試驗(yàn)方法,與大氣腐蝕試驗(yàn)相比，室內(nèi)加速腐蝕試驗(yàn)周期較短，但由于考慮的腐蝕因素不夠全面，與真實(shí)腐蝕過程的相關(guān)性較差[8-9].為了在較短的試驗(yàn)周期內(nèi)較好地重現(xiàn)鋼材在海洋大氣環(huán)境下的腐蝕形態(tài)，采用中性鹽霧噴淋的方法對(duì)暴露于室外的型鋼構(gòu)件進(jìn)行加速腐蝕.

首先將7根截面尺寸為HW125×125×6.5×9的Q235熱軋H型鋼構(gòu)件放置于西安建筑科技大學(xué)土木樓樓頂，構(gòu)件長度均為2 000 mm；然后定期在構(gòu)件表面均勻噴灑體積分?jǐn)?shù)18%的NaCl溶液進(jìn)行加速腐蝕.為保證構(gòu)件翼緣和腹板的腐蝕條件一致，將各個(gè)試件的兩側(cè)翼緣與地面垂直放置，并且每隔4～5 d翻轉(zhuǎn)一次，銹蝕周期為3 a.

1.2材性試驗(yàn)

在中性鹽霧腐蝕環(huán)境下，鋼材表面易產(chǎn)生大量大小不均的點(diǎn)蝕坑，導(dǎo)致銹蝕后鋼材的強(qiáng)度和延性發(fā)生退化.為此，在進(jìn)行銹蝕鋼柱偏壓承載力試驗(yàn)之前需進(jìn)行材性試驗(yàn)，研究腐蝕環(huán)境作用下Q235鋼材的銹蝕程度及力學(xué)性能參數(shù)退化規(guī)律.

加速腐蝕試驗(yàn)結(jié)束后，從每根銹蝕H型鋼一端切取長度400 mm試件，然后分別從翼緣和腹板部分截取材性試驗(yàn)所需試件進(jìn)行酸洗除銹、烘干并稱重，然后按照《金屬材料拉伸試驗(yàn)第1部分: 室溫試驗(yàn)方法》[10]相關(guān)規(guī)定在CSS-WAW300DL型電液伺服萬能試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行材性試驗(yàn)，試件取樣及加工尺寸見圖1.

1.3銹蝕H型鋼柱偏壓承載力試驗(yàn)

為研究銹蝕后偏心受壓鋼柱的整體穩(wěn)定性能退化規(guī)律，將試驗(yàn)試件分為兩組，A組為上述7根加速腐蝕H型鋼柱，長度為1 600 mm；B組則為2根相同材質(zhì)和規(guī)格的未銹蝕H型鋼柱，用作對(duì)比試驗(yàn).為避免試驗(yàn)誤差和加載方式對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響，在所有試件兩端均設(shè)置端板和加勁肋，端板與加勁肋尺寸分別為20 mm×250 mm×250 mm和10 mm×150 mm×50 mm.柱與端板、柱與加勁肋之間均采用角焊縫連接，焊腳尺寸和焊縫長度滿足強(qiáng)度要求.

圖1　試件取樣及加工尺寸

本次試驗(yàn)在2 000 kN的YE-200A型壓力試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行，由于試驗(yàn)設(shè)定為強(qiáng)軸平面內(nèi)彎曲的單向偏心偏壓試驗(yàn)，偏心距為58 mm，柱兩端為鉸接約束，因此，根據(jù)文獻(xiàn)[11]建議，采用單刀刀口鉸支座進(jìn)行加載，且刀口擺放方向與受壓翼緣中心線相吻合,見圖2.為準(zhǔn)確測量銹蝕壓彎構(gòu)件整體失穩(wěn)破壞過程中試件跨中撓度，在構(gòu)件跨中和上下兩支座處各設(shè)置一個(gè)位移計(jì)，測量壓彎面內(nèi)彎曲撓度；在試件中部上下翼緣處各布置3片應(yīng)變片，用于監(jiān)測壓彎構(gòu)件跨中截面在加載過程中的應(yīng)變狀態(tài).

壓彎試驗(yàn)開始正式加載時(shí)，荷載應(yīng)分級(jí)施加，每級(jí)施加荷載約為預(yù)計(jì)承載力的1/10，加載到7級(jí)或8級(jí)后，切換每級(jí)施加荷載為預(yù)計(jì)承載力的1/20直至荷載不能繼續(xù)增加，當(dāng)試件達(dá)到極限荷載且隨后荷載出現(xiàn)顯著下降( 降至極限荷載的80%以下)時(shí)停止試驗(yàn).

圖2　加載裝置示意

2結(jié)果及分析

2.1銹蝕鋼材力學(xué)性能試驗(yàn)結(jié)果及分析

銹蝕鋼材的力學(xué)性能退化直接影響壓彎構(gòu)件的承載性能，因此著重對(duì)鋼材屈服強(qiáng)度fy、抗拉強(qiáng)度fu，以及伸長率δ隨銹蝕率的退化規(guī)律進(jìn)行研究，鋼材銹蝕率定義為

(1)

式中：η為銹蝕率，m0為腐蝕前試件理論重量，即按照銹蝕前型鋼規(guī)格厚度、密度計(jì)算的試件重量，m為腐蝕后試件實(shí)際重量.

表1給出了銹蝕鋼板試件力學(xué)性能試驗(yàn)結(jié)果，發(fā)現(xiàn)隨著銹蝕程度的不斷加深，鋼材的屈服強(qiáng)度、極限強(qiáng)度和伸長率均出現(xiàn)不同程度的下降.

表1　材性試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)表1所列試驗(yàn)數(shù)據(jù)，分別建立屈服強(qiáng)度比、極限強(qiáng)度比及伸長率比與銹蝕率之間的定量關(guān)系：

(2)

(3)

(4)

各表達(dá)式與試驗(yàn)數(shù)據(jù)的擬合情況見圖3.屈服強(qiáng)度比和極限強(qiáng)度比均隨著銹蝕率的增大呈線性下降趨勢，且極限強(qiáng)度比的退化現(xiàn)象更為明顯,說明腐蝕使得鋼材的應(yīng)變硬化效應(yīng)逐漸減弱；伸長率比隨著銹蝕率的增大呈二次曲線下降趨勢，說明銹蝕鋼材的延性逐漸劣化，而脆性性能隨之產(chǎn)生.

圖3　銹蝕鋼材力學(xué)性能參數(shù)與銹蝕率的關(guān)系

2.2銹蝕H型鋼柱偏壓承載力試驗(yàn)結(jié)果及分析

2.2.1破壞形態(tài)

對(duì)A、B兩組H型鋼柱試件進(jìn)行偏壓承載力試驗(yàn)，見圖4.銹蝕試件破壞形態(tài)與未銹蝕試件相比沒有發(fā)生明顯變化，仍為壓彎平面內(nèi)的整體失穩(wěn)破壞.通過對(duì)兩組試件跨中截面翼緣處應(yīng)變進(jìn)行監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)試件失穩(wěn)時(shí)只有受壓翼緣進(jìn)入塑性，隨著銹蝕程度的不斷加深，極限荷載對(duì)應(yīng)的受壓翼緣應(yīng)變急劇下降，當(dāng)銹蝕率從0%增長至24.68%時(shí)，極限應(yīng)變從0.002 393降至0.001 693，說明腐蝕嚴(yán)重限制了跨中截面在極限狀態(tài)下的塑性發(fā)展，導(dǎo)致壓彎試件的承載性能退化.

2.2.2承載力和撓度

試驗(yàn)得到了不同銹蝕程度壓彎試件的荷載N與跨中側(cè)向撓度Δ之間關(guān)系曲線，見圖5.在加載初期，各試件的跨中撓度均隨著荷載的增加線性增長，當(dāng)銹蝕率小于10%時(shí)，撓度的增長速率基本保持不變，當(dāng)銹蝕率大于10%時(shí)，N-Δ曲線的斜率明顯變小，說明腐蝕損傷累計(jì)到一定程度后會(huì)對(duì)試件截面彈性剛度產(chǎn)生較大影響；隨著荷載的持續(xù)施加，銹蝕試件先于未銹蝕試件進(jìn)入彈塑性工作階段，且銹蝕試件達(dá)到極限狀態(tài)時(shí)對(duì)應(yīng)的荷載隨著銹蝕率的增大不斷減?。辉诔休d力下降階段，A、B兩組試件的荷載均隨著撓度的增長緩慢下降，說明銹蝕后試件仍然具有一定的延性，但銹蝕試件的撓度增長速率大于未銹蝕試件，證明腐蝕造成了壓彎試件失穩(wěn)后抗彎剛度的急劇衰減.

圖4　試件破壞模式

圖5　荷載-撓度曲線

為進(jìn)一步研究壓彎試件整體穩(wěn)定性能隨銹蝕率的退化規(guī)律，分別測得各試件的銹蝕率η、屈服撓度Δy、極限荷載Nu及其對(duì)應(yīng)的跨中撓度Δu，列于表2(其中各試件的銹蝕率根據(jù)文獻(xiàn)[12]的建議選為受壓翼緣銹蝕率).根據(jù)表2內(nèi)容，分別建立了極限荷載Nu、跨中撓度Δu、剛度Nu/Δu以及延性系數(shù)Δu/Δy與銹蝕率η之間的變化趨勢圖(見圖6)，從圖6(a)可發(fā)現(xiàn)，腐蝕越嚴(yán)重，壓彎試件的材料強(qiáng)度和有效截面積減少越多，試件的極限承載力下降越明顯.在圖6(b)、(c)中，腐蝕初期，腐蝕損傷對(duì)試件剛度和撓度的影響較小，且由于表1中銹蝕鋼材彈性模量E呈現(xiàn)出一種波動(dòng)性，這甚至導(dǎo)致銹蝕試件剛度略微增長，撓度變??；但隨著腐蝕損傷的累積，銹蝕試件的翼緣和腹板厚度逐漸減小，使得銹蝕試件的截面抗彎剛度明顯下降，跨中撓度增大，導(dǎo)致銹蝕試件在相同荷載下的二階效應(yīng)加劇，整體穩(wěn)定性能發(fā)生劣化.從圖6(d)可發(fā)現(xiàn)隨著銹蝕率的增大，銹蝕試件的延性系數(shù)逐漸減小，減小程度最大可達(dá)32.5%，說明銹蝕試件的塑性變形能力減弱，延性變差.

表2　偏心受壓試驗(yàn)結(jié)果

圖6　承載性能與銹蝕率的關(guān)系

2.2.3截面塑形發(fā)展系數(shù)

中國《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》[13]規(guī)定H型截面構(gòu)件強(qiáng)軸平面內(nèi)的塑性發(fā)展系數(shù)為1.05，然而，對(duì)于腐蝕環(huán)境作用下的壓彎構(gòu)件，其剛度和材料應(yīng)變硬化性能均隨著銹蝕率的增大而減小，這嚴(yán)重制約了壓彎構(gòu)件跨中截面塑性區(qū)域的擴(kuò)展[14-15]，上述塑性發(fā)展系數(shù)限值是否仍然適用需要進(jìn)一步研究.

圖7　銹蝕鋼柱的塑性發(fā)展系數(shù)

3整體穩(wěn)定性能退化規(guī)律

本文采用的銹蝕壓彎試件，其截面尺寸和長細(xì)比均較單一，為更全面深入研究腐蝕對(duì)壓彎鋼柱承載性能的影響，排除試件尺寸效應(yīng)和試驗(yàn)誤差的干擾，有必要進(jìn)行有限元數(shù)值模擬分析.

3.1有限元分析模型及驗(yàn)證

采用有限元分析軟件ABAQUS進(jìn)行有限元數(shù)值模擬計(jì)算.根據(jù)文獻(xiàn)[17]建議，鋼柱采用S4R三維殼單元，端板采用R3D4三維離散剛體殼單元，單元網(wǎng)格尺寸為試件計(jì)算長度L的1%，見圖8；有限元模型的截面尺寸和材料性能均考慮腐蝕的影響，其中翼緣和腹板的厚度按照實(shí)測銹蝕率進(jìn)行折減，而銹蝕鋼材的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系則采用圖9所示本構(gòu)模型(即隨著銹蝕率的增大，屈服平臺(tái)逐漸消失)，具體各應(yīng)力、應(yīng)變參數(shù)取值根據(jù)表1的材性試驗(yàn)結(jié)果和文獻(xiàn)[18]的計(jì)算方法確定，材料泊松比υ為0.3；對(duì)于構(gòu)件的幾何初始缺陷，通過特征值屈曲分析的結(jié)果進(jìn)行施加，即將擾動(dòng)量級(jí)為1/1 000的一階屈曲模態(tài)引入到原始模型中，更新所有單元的節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)，再進(jìn)行非線性屈曲分析.

將采用上述方法計(jì)算得到的各試件極限承載力與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比(見圖10)，有限元計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果的平均誤差僅為1.75%.

3.2退化規(guī)律

本節(jié)利用驗(yàn)證后的有限元數(shù)值模擬方法，分別計(jì)算不同截面尺寸和長細(xì)比的偏心受壓鋼柱在翼緣銹蝕率為0、10%、20%、30%時(shí)的極限承載力和塑性發(fā)展系數(shù)，共計(jì)96個(gè)算例.其中，算例共包括8種截面尺寸(見表3)，而每種截面尺寸對(duì)應(yīng)3種長細(xì)比(λ=30、55、80)；試件的加載方式仍然為單向偏心偏壓加載，偏心距為截面形心至受壓翼緣中心線間距離；銹蝕模型的翼緣和腹板厚度損失量相同，即按照翼緣原始厚度與銹蝕率的乘積對(duì)翼緣、腹板厚度進(jìn)行折減，見圖11.

圖8　有限元模型的網(wǎng)格劃分

圖9　應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系

圖10　有限元計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比

截面編號(hào)H/mmB/mmtw/mmtf/mm偏心距/mmSec-I11251256.5958.0Sec-I22001005.5896.0Sec-I32502509.014118.0Sec-I43402509.014163.0Sec-I53501757.011169.5Sec-I650020010.016242.0Sec-I744030011.018211.0Sec-I870030013.024338.0

圖12分別給出了3種長細(xì)比對(duì)應(yīng)的5種截面尺寸試件的極限承載力相對(duì)值與銹蝕率之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，通過對(duì)相同長細(xì)比不同截面尺寸試件的模擬結(jié)果進(jìn)行比較可發(fā)現(xiàn)，tf/tw相對(duì)較大的試件，其承載力退化的現(xiàn)象更為明顯，因?yàn)椋瑢?duì)于不同截面尺寸的試件，在翼緣板銹蝕率相同的情況下，腹板銹蝕程度隨tf/tw的增大而增大，導(dǎo)致tf/tw較大試件的截面面積和力學(xué)性能下降幅度更大；通過對(duì)相同截面尺寸不同長細(xì)比試件的模擬結(jié)果進(jìn)行比較可發(fā)現(xiàn)，試件長細(xì)比越小，其極限承載力的退化幅度越大，因?yàn)椋g使得板件寬厚比增大，導(dǎo)致銹蝕試件在整個(gè)受力過程中發(fā)生板件局部屈曲，然而，長細(xì)比越大的試件，在整體失穩(wěn)前越不易產(chǎn)生局部屈曲，故其承載力下降的幅度相對(duì)較小.

圖11　翼緣、腹板厚度損失示意

圖12　不同尺寸試件模擬結(jié)果對(duì)比

如圖13所示，所有算例的極限承載力相對(duì)值隨銹蝕率呈線性下降趨勢，而塑性發(fā)展系數(shù)相對(duì)值隨銹蝕率呈指數(shù)下降趨勢.試件長細(xì)比、tf/tw等參數(shù)會(huì)對(duì)承載性能造成一定影響，但影響程度有限，本文為了提出適用性更為廣泛的承載性能退化規(guī)律公式，采用η分別對(duì)圖13(a)、(b)中數(shù)據(jù)點(diǎn)平均值進(jìn)行擬合，具體表示為：

(5)

(6)

式中：N、N0為銹蝕和未銹蝕試件的整體穩(wěn)定承載力，γ、γ0分別為銹蝕和未銹蝕試件的塑性發(fā)展系數(shù).

圖13　承載性能參數(shù)退化規(guī)律

4承載力計(jì)算公式

中國現(xiàn)行鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范規(guī)定，彎矩作用在對(duì)稱軸平面內(nèi)的實(shí)腹式壓彎構(gòu)件，其平面內(nèi)穩(wěn)定性應(yīng)按下式計(jì)算：

(7)

本文列出部分試件的NP-MP理論相關(guān)曲線與試驗(yàn)、有限元結(jié)果的對(duì)比，見圖14、15.所有試驗(yàn)、有限元結(jié)果的數(shù)據(jù)點(diǎn)均位于NP-MP理論曲線的上方，說明對(duì)于銹蝕后的壓彎構(gòu)件，在考慮了截面面積損失、材料強(qiáng)度退化以及塑性發(fā)展系數(shù)折減三方面因素后，采用現(xiàn)行規(guī)范式(7)設(shè)計(jì)方法依然安全可靠.

圖14　試件Mp-Np理論曲線與試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比

圖15　試件Mp-Np理論曲線與有限元結(jié)果對(duì)比

5結(jié)論

1)對(duì)7根H型鋼構(gòu)件進(jìn)行了最長達(dá)3 a的自然暴露鹽霧加速腐蝕試驗(yàn)，并從各銹蝕型鋼構(gòu)件上截取板材試樣進(jìn)行力學(xué)性能試驗(yàn)，建立了各項(xiàng)力學(xué)性能指標(biāo)與銹蝕率的關(guān)系式.

2)分別對(duì)2根未銹蝕H型鋼柱和7根氯鹽腐蝕H型鋼柱進(jìn)行偏壓承載力試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)銹蝕試件的破壞形態(tài)仍然以整體失穩(wěn)為主，隨著銹蝕率的增加，試件的承載力、抗彎剛度和延性系數(shù)下降，撓度增大.

3)腐蝕損傷使得鋼材的應(yīng)變強(qiáng)化效應(yīng)減弱，塑性變形能力下降，影響銹蝕試件的塑性性能利用，導(dǎo)致截面塑性發(fā)展系數(shù)隨著銹蝕率的增加而減小.

4)對(duì)大量的有限元數(shù)值計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)tf/tw越大、長細(xì)比越小，極限承載力下降越明顯；通過對(duì)模擬計(jì)算結(jié)果的平均值進(jìn)行擬合，建立了偏心受壓鋼柱的整體穩(wěn)定承載力、塑性發(fā)展系數(shù)隨銹蝕率的退化規(guī)律公式.

5)在考慮截面面積損失、材料強(qiáng)度退化以及塑性發(fā)展系數(shù)折減三方面因素的情況下，采用現(xiàn)行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行銹蝕壓彎試件的整體穩(wěn)定性設(shè)計(jì)依然安全可靠.

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(編輯趙麗瑩)

Deterioration law of bearing properties for corroded eccentric steel columns

XU Shanhua, WANG Hao, XUE Nan

(School of Civil Engineering, Xi’an University of Architecture and Technology，710055 Xi’an，China)

Abstract:This paper studied the effect of corrosion damage on bearing properties of eccentric steel columns. Outdoor exposure salt spray accelerated corrosion tests of 7 H-type steel members were performed for 3 years at most, and then the material tests, of which the specimens were extracted from end region of the members, were conducted to investigate the relationship between the corrosion rate and the mechanical properties. Through the experiments of 2 non-corroded H-type columns and 7 corroded H-type columns, the experimental results show that the bearing capacity, stiffness and ductility ratio decrease with increasing corrosion degree, and the corresponding deflection increases. The stiffness and strain hardening effect are weakened by corrosion damage, which influences the plastic property and decreases the plastic adaption coefficient. The corroded compression-bending column models with the various sectional dimensions and lengths were calculated by using the validated fem simulation method, hereby, the deterioration law formulas of the bucking strength and the plastic adaption coefficient were established based on the corrosion mass loss ratio.

Keywords:H-type steel column; corrosion; eccentric compression; bearing properties; deterioration law

中圖分類號(hào):TU391;TU317.1

文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A

文章編號(hào):0367-6234(2016)06-0157-07

通信作者:王皓，wh19881218@126.com.

作者簡介:徐善華(1963—)，男，教授，博士生導(dǎo)師.

基金項(xiàng)目:國家自然科學(xué)基金(51378417)；

收稿日期:2015-05-16.

doi：10.11918/j.issn.0367-6234.2016.06.025

教育部長江學(xué)者和創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)發(fā)展計(jì)劃(IRT13089).